Kagoshima Entrance Science case studies
Kagoshima Entrance Science · Put your knowledge to work in context.
The Kagoshima Prefecture High School Entrance Examination in Science (鹿児島県公立高等学校入学者選抜 理科) is the science component of the prefectural academic achievement test used in public high school admissions in Kagoshima. It is taken by students completing compulsory education who are applying to prefectural public high schools, including those applying through special quotas and recommendation-based selection where a subject test is required. The test is designed to measure whether a candidate has consolidated the lower and upper secondary science curriculum across physics, chemistry, biology and earth science, and can apply that knowledge rather than merely recall it. Items typically combine a short stimulus - a table of measurements, a circuit, a stratigraphic column, a food web, a graph of motion - with a sequence of prompts that move from reading the figure to explaining a result. Written explanation items carry real weight, so answers must name the variable, the direction of change and the reason. Preparation should centre on the five domains in proportion: forces and motion, light and sound; substances, reactions and ions; cells, inheritance and ecosystems; strata, weather and celestial motion; and the inquiry skills that cut across all four. Topics on this exam: Physics: forces and motion, energy, light and sound, Chemistry: substances and reactions, chemical equations, ions and neutralisation, Biology: cells and reproduction, inheritance, ecosystems and food chains, Earth science: geology and strata, weather and air masses, celestial motion, and Scientific inquiry: experimental design, data interpretation, observation and conclusion. The Kagoshima Entrance Science case studies are 5 cases and about 127 words.
1桜島の降灰と摩擦力--一定の速さで引く意味を考える
鹿児島市の中学校で、2年生が摩擦力を調べる実験を行った。水平な木の机の上に質量300 gの木片を置き、木片の上におもりをのせて全体の質量を変え、ばねばかりを水平に保って糸で引いた。糸は木片の側面の中央に結び、引く向きは水平から変えないようにした。木片は動き出したあと、速さが変わらないように引いた。全体の質量と引く力の測定値は、0.3 kgで0.6 N、0.5 kgで1.0 N、0.7 kgで1.4 N、0.9 kgで1.8 Nだった。質量100 gにはたらく重力を1 Nとしてよい。ところが実験の途中、机の上に桜島の降灰がうっすら積もった。ティッシュで軽く拭いただけで実験を続けたところ、全体の質量0.5 kgのとき、引く力は1.0 Nではなく1.6 Nになった。木片はこのときも一定の速さで動いていた。ばねばかりは0.1 N刻みで、それぞれの条件につき1回だけ測定している。同じ班の1人は、おもりのせ方で木片が傾くと面を押す力が変わるのではないかと考え、木片の中央にのせるよう指示した。木片の底の面積は40 cm²で、どの測定でも同じ木片と同じ机を使った。気温は23℃で、実験中ほとんど変わらなかった。2人は「摩擦力は面の状態にも関係する」と主張し、降灰がない場合の結果と合わせて考察を書こうとしている。. 降灰があったとき、全体の質量0.5 kgでの摩擦力は何Nか。また、摩擦力と垂直抗力の比を求め、降灰がない場合と比べてどうなったか、接触面で何が起こっているかに触れて説明せよ。. 全体の質量0.7 kgの木片を0.50 m引いたとき、加えた力がした仕事は何Jか。一定の速さで引いたとき、この仕事によって何が起こったかをエネルギーの移り変わりとして説明せよ。また、同じ木片を速く引いた場合、ばねばかりの値は一定の速さのときと比べてどうなると考えられるか。. 一定の速さで動いているとき、木片にはたらく力はつり合っているので、ばねばかりが引く力の大きさと摩擦力の大きさは等しい。質量100 gあたり1 Nの重力で垂直抗力を求め、引く力を割ると、0.6÷3.0=0.20、1.0÷5.0=0.20、1.4÷7.0=0.20、1.8÷9.0=0.20となり、比はすべて同じである。よって摩擦力は垂直抗力に比例し、F=0.20×Nと表せる。この関係を取り出すには、まず面の材質と木片を変えないことが必要である。接触面の細かい凹凸が変わると、同じ垂直抗力でも摩擦力が変わるからである。次に、糸を水平に保ち、一定の速さで引くことが必要である。斜めに引くと垂直抗力の大きさが変わり、速さが変わると力がつり合わず、ばねばかりの値が摩擦力を表さなくなる。おもりを木片の中央にのせる指示も、木片が傾いて面を押す力の分布が変わるのを防ぐためである。.
41 words, under 1 min2中和点で電流が流れるのはなぜか--イオンと指示薬の判断
鹿児島市の高校の化学部で、廃液を中和してから流す実験をした。0.10 mol/Lの塩酸20.0 cm³をビーカーにとり、0.10 mol/Lの水酸化ナトリウム水溶液を、ガラス棒でかき混ぜながらこまごめピペットで少しずつ加えた。加えた量ごとに、溶液に電流を流したときの豆電球の明るさ(3段階)と、BTB液の色を記録した。豆電球の明るさは電流の大きさを反映する。BTB液は酸性で黄、中性付近で緑、塩基性で青になる。0 cm³では明るく、10.0 cm³ではやや暗く、20.0 cm³でもっとも暗くなった。20.0 cm³でBTBは緑色になった。25.0 cm³では再び明るくなり、色は青になった。溶液の温度は実験中ほぼ一定で、体積は加えた量の和になるとみなしてよい。加えるたびによくかき混ぜ、色が一様になってから記録した。ところが、同じ班の1人が「中和点ではイオンがなくなって電流が流れない」とノートに書き、別の1人が「緑色になったからといって、そこが中和点とは限らない」と指摘した。この廃液は全部で5.0 Lあり、学校の決まりでpHをほぼ中性にしてから流さなければならない。廃液は無色透明で、水温は20℃前後だった。. 20.0 cm³加えた時点でビーカー中に存在するイオンをすべて挙げ、そのうち中和点で初めて現れるものはどれか。また、この時点でもっとも豆電球が暗くなる理由を、イオンの種類・数・浓度の変化から説明せよ。. BTBが緑色になったことを中和点の判断に使うときの注意点を、BTBの変色域と加えた量による色の変化から説明せよ。また、中和点をより正確に決める方法を1つ提案し、その利点を述べよ。. この廃液5.0 Lを中和するのに必要な0.10 mol/L水酸化ナトリウム水溶液の体積は何Lか。濃度が等しいことを使って、比例で説明せよ。また、廃液の塩酸濃度が半分だった場合、必要な体積はどうなるか。.
32 words, under 1 min3アサガオの花の色--比と環境効果をどう扱うか
鹿児島県内の高校で、アサガオの花の色を調べる実験をした。花の色には紫と白の2種類があり、紫花の純系と白花の純系を交配すると、F1の120個体はすべて紫花だった。F1どうしを交配して得たF2の種子180粒をまいたところ、168粒が発芽し、紫花が124個体、白花が44個体だった。生徒の1人は、124:44を3:1とみなして「紫が顕性、白が潜性で、花の色は1対の遺伝子で決まる」と結論した。さらに、F2の紫花の1個体を白花と交配したところ、子は紫花47個体、白花45個体だった。交配のときは、他家受粉を防ぐために開花前に袋をかけ、人工受粉を行った。別の年には、同じF1を気温の低い場所で育てたところ、紫花の一部が淡い紫色になり、白花と見間違える個体が数個体出た。気温の低い場所とは、標高の高い畑で、日中の気温が5℃ほど低い場所である。発芽しなかった12粒の種子については、花の色はわかっていない。土の条件と水やりは、どの年も同じにした。. F1がすべて紫花になったことと、F2が124:44になったことから、花の色に関係する遺伝子の数と顕性・潜性の関係を、記号を使って説明せよ。また、124:44をそのまま3:1とみなしてよいか、発芽しなかった種子に触れて考察せよ。. F2の紫花と白花の交配で紫47:白45になったことから、そのF2の紫花の遺伝子型を判定せよ。また、もし子がすべて紫花だった場合はどう判断できるか、個体数の影響にも触れて説明せよ。. 花の色を決める遺伝子をA(紫)とa(白)とすると、純系はAAとaaである。AA×aaの子はすべてAaになり、Aが顕性なので紫になる。これはF1がすべて紫花だったことと一致する。F1どうしの交配Aa×Aaでは、AA:Aa:aa=1:2:1、表現型は紫:白=3:1になる。実際は124:44=2.82:1で、168個体から期待される126:42とほぼ一致する。発芽しなかった12粒は花の色がわからないので、比の計算から除くのが妥当である。もし12粒がすべて白だったと仮定すると124:56となって3:1から外れるが、それは証拠のない仮定にすぎない。個体数が168と多くないため、3:1からの小さなずれは偶然のばらつきとして説明でき、1対の遺伝子で決まると判断してよい。.
7 words, under 1 min4シラス台地の崖--断層と土器をどう順序づけるか
鹿児島市郊外のシラス台地で、道路工事のために高さ12 mの崖の断面が現れた。地表から順に、黒っぽい腐植土の層(厚さ約1 m)、軽石を多く含む白っぽい火山灰の層(シラス、厚さ約8 m)、貝の化石を含む砂岩の層(厚さ約3 m)が見られた。砂岩の層は、崖の東側では谷底近くまで続いているが、西側では見られない。また、崖の中央を斜めに切る断層があり、腐植土の層も火山灰の層も、断層に沿って上下にずれている。断層の面には、ずれの方向を示す条線がついていた。さらに、腐植土の層の中からは、縄文時代の土器の破片が見つかった。砂岩の層から出た貝の化石は、現在この付近の海にはすまない種類だった。この地域の火山灰層は、軽石の形や色から桜島起源と考えられているが、給源を直接示す証拠はまだ見つかっていない。生徒は「下にある層ほど古い」というきまりだけで全体の順序を決めようとしたが、断層と土器をどう扱うかで意見が分かれた。.
11 words, under 1 min5気体が発生する反応の質量測定--閉じるか開くかで変わる結論
鹿児島市の中学校で、2年生が「気体が発生する反応でも質量は変わらないか」を調べた。炭酸水素ナトリウムとうすい塩酸を反応させ、反応の前後で全体の質量を電子てんびん(0.1 g単位)で測った。A班はふたのないビーカーで炭酸水素ナトリウム2.0 gと塩酸20 cm³を使い、反応前62.0 g、反応後61.6 gだった。B班は同じ量をふた付きのペットボトルに入れて測り、反応前も反応後も82.0 gだった。C班は炭酸水素ナトリウム2.0 gと塩酸10 cm³で、0.2 g減った。D班は炭酸水素ナトリウム4.0 gと塩酸20 cm³で、0.4 g減った。どの班も、反応は完全に終わったとしている。気温と気圧はどの班もほぼ同じで、てんびんは測る前に校正した。全班とも測定は1回だけである。反応後は、それぞれの容器を静かにゆすってから測った。A班の1人は「質量保存の法則は成り立たない」と結論しかけている。B班のペットボトルは、ふたを開けると少しへこんでいた。. A班とB班の結果のちがいを、物質を構成する粒子(原子・分子)のモデルを使って説明せよ。また、A班の「質量保存の法則は成り立たない」という結論がなぜ誤りか述べよ。. C班とD班の結果から、発生する気体の質量を決めているものは何か。D班で炭酸水素ナトリウムを2倍にしても減少量が増えなかった理由を説明せよ。また、どちらの薬品が残っているかを確かめるには、どのような実験を追加すればよいか。. 化学変化では、原子の種類と数は変わらず、組み合わせだけが変わる。だから密閉した容器では、発生した気体も含めた全体の質量は変わらない。B班で反応前後の質量が等しかったのはこのためである。A班はふたのないビーカーを使ったので、発生した二酸化炭素が空気中へ出ていき、その分だけ全体の質量が減って見えた。減った0.4 gは、外へ出ていった気体の質量にあたる。したがって質量保存の法則が成り立たないのではなく、測る範囲に気体を含めていなかったことが誤りの原因である。B班のペットボトルが開けたときにへこんでいたのは、内部の気体が水に溶けるなどして圧力が下がったためで、反応中に気体が外へ出ていないことの裏付けになる。.
36 words, under 1 minMore study resources for Kagoshima Entrance Science
- FlashcardsNewton's second law. The net force on an object equals its mass multiplied by its acceleration (F = ma).
- Cheat sheetNewton's first law: an object at rest or moving at constant velocity stays that way unless a net external force acts on it.
- Study planDraw free-body diagrams for eight standard situations (sliding block, hanging mass, accelerating lift, braking car) and label every force with its source object.
- Common mistakesThe candidate has memorised 'net force = add the forces' from problems where all forces point the same way, and does not draw a free-body diagram or assign a positive direction before calculating.
- Exam-day guidePrint or obtain the ticket in advance and keep it in the same folder as your ID.